(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路に設けられ、該水路を流れる水の流量を所定量以下に維持する取水装置であって、
前記水路に固定され、前記水路を流れる水の全量が通過する流路を有する取水体と、
起立した状態で上部が通水を遮断する遮水部で、下部が通水可能な通水部となり、前記取水体に傾倒可能に配設されたゲート板と、
前記ゲート板に配設され、浮力によって前記ゲート板を起立させる浮揚体と、
を備え、
前記水路の水位が所定水位未満である場合には、前記浮揚体の自重によって前記ゲート板を傾倒させ、前記水位が前記所定水位以上である場合には、前記浮揚体の浮力によって前記ゲート板を起立させるよう、前記浮揚体が配設され、
かつ、前記ゲート板が起立した状態で、所定量だけ通水されるように前記遮水部および通水部が配設されている、
ことを特徴とする取水装置。
【請求項２】
前記取水体は、既設の取水口ゲートによって前記水路に固定可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の取水装置。
【請求項３】
前記浮揚体は、前記ゲート板が起立した状態で、下側よりも上側の容積が大きくなるように構成されている、ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の取水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、取水口における取水量が、常に所定量以下になるように制御する取水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川の水を水力発電用水として使用する場合には、取水量などについて河川管理者の許可を得ることが法令等で定められ、取水量が所定量（許可取水量）を超過しないよう、河川からの取水量を制御する必要がある。そこで、大規模な河川では、取水口ゲートが電動化され、水位に応じて取水口の開閉量を調節することで、自動で取水量を制御することが行われている。一方、渓流などの小規模な河川では、取水口ゲートの開度を固定している場合が多く、水位が上昇し大規模な出水が発生すると、取水量が所定量を超過するおそれがある。そこで、所定量を超過させない方法として、取水口ゲートの開度を予め所定の大きさに設定し、大規模な出水が発生しても取水量が所定量を超過しないようにする方法や、超過する前に取水口ゲートを全閉する方法や、人が取水口ゲートに直接出向いて取水する方法などが用いられている。
【０００３】
また、取水量を制御する技術として、水路の水位の変化に応じて、取水口ゲートの開度を調節する装置（例えば、特許文献１参照。）や、水門の上流側の水位の上昇に伴い、扉の昇降装置を落下指令する装置（例えば、特許文献２参照。）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３３６５３号公報
【特許文献２】特開２０００−１２９６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、取水口ゲートの開度を予め所定の大きさに設定する方法では、大規模な出水時を考慮して、開度が小さく設定されている。このため、通常の出水時には、極めて少量の取水しかできず、目的とする発電量を得られないおそれがある。また、取水口ゲートを全閉する方法では、全閉時から取水口ゲートを再開する時までの間は、取水することができず、取水できない時間が長期化した場合に、河川水の有効活用ができないおそれがある。さらに、人が取水口ゲートに直接出向いて取水する方法では、例えば取水口ゲートが山間部などに設置されている場合には、現地に行くまでに長時間を要するだけでなく、現地に人が出向かなければ取水することができない。このため、取水できない時間が長期化するとともに、人が現地にいる間だけしか取水することができず、河川水の有効活用ができない。
【０００６】
また、特許文献１の技術では、既設の取水口ゲートをそのままにして装置を設置することが難しく、特許文献２の技術では、取水口ゲートの上昇復旧を自動で行うことができない。
【０００７】
そこで本発明は、所定の取水量を超過することなく、河川水を有効活用することが可能な取水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、水路に設けられ、該水路を流れる水の流量を所定量以下に維持する取水装置であって、前記水路に固定され、前記水路を流れる水の全量が通過する流路を有する取水体と、起立した状態で上部が通水を遮断する遮水部で、下部が通水可能な通水部となり、前記取水体に傾倒可能に配設されたゲート板と、前記ゲート板に配設され、浮力によって前記ゲート板を起立させる浮揚体と、を備え、前記水路の水位が所定水位未満である場合には、前記浮揚体の自重によって前記ゲート板を傾倒させ、前記水位が前記所定水位以上である場合には、前記浮揚体の浮力によって前記ゲート板を起立させるよう、前記浮揚体が配設され、かつ、前記ゲート板が起立した状態で、所定量だけ通水されるように前記遮水部および通水部が配設されている、ことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、水路の水位が所定水位未満である場合には、浮揚体の自重によってゲート板が傾倒し、水路を流れる水がそのまま取水される。一方、水位が所定水位以上である場合には、浮揚体の浮力によってゲート板が起立し、所定量だけ通水して取水される。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の取水装置において、前記取水体は、既設の取水口ゲートによって前記水路に固定可能である、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれか１項に記載の取水装置において、前記浮揚体は、前記ゲート板が起立した状態で、下側よりも上側の容積が大きくなるように構成されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、水路の水位が所定水位未満の場合には、水路を流れる水がそのまま取水され、水位が所定水位以上になると、所定量だけ通水して取水されるため、常に所定量（許可取水量）だけ取水して、法令等を順守することができる。また、水路の水位が所定水位以上になった場合でも、通水部を介して継続的に所定量の取水が行われるため、水位の変化に影響を受けることなく、適正な発電量を保持することが可能となる。さらに、ゲート板を傾倒させたり、起立させたりする動力源が浮揚体の自重と浮力のみであり、電力などの他の動力を要しないため、電気などが供給できない場所においても、取水量を所定量に制御・制限することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、既設の取水口ゲートによって取水体が水路に固定可能であるため、取水口ゲートの改造工事などを行うことなく、容易に取水装置を設置することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、ゲート板が起立した状態における浮揚体は、下側よりも上側の容積が大きいため、つまり、上側の方が自重および浮力が大きいため、ゲート板の傾倒および起立をスムーズに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る取水装置が設置され、水路の水位が通常水位である状態を示す側面（一部断面）図である。
【図２】図１の取水装置が設置され、水路の水位が所定水位以上である状態を示す側面（一部断面）図である。
【図３】図１の取水装置に備わるゲート板と浮揚体を示す側面図である。
【図４】図２の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。
【００１７】
図１ないし図４は、本発明の実施の形態を示している。図１および図２において、符号Ｌａは水路の水位が通常水位である場合を示し、符号Ｌｂは水路の水位が増水水位（所定水位以上）である場合を示している。また、符号３は、取水口２に設置された既設の取水口ゲートを示す。
【００１８】
この実施の形態に係る取水装置１は、主として小規模な水路の取水口２から取水する装置であって、図１に示すように、水路に固定された取水体１１と、取水体１１に配設されたゲート板１２と、ゲート板１２に配設された浮揚体１３とを備えている。
【００１９】
取水体１１は、耐腐食性が高い材料、例えばステンレス鋼で構成された筒状の箱型で、その縦断面形状が略Ｌ字型をしており、上板１１１および底板１１２と、これらの両側に位置する側板１１３とから構成されている。上板１１１は、上流側が下流側よりも高い段差状で、上流側の開口が入水部１１４、下流側の開口が出水部１１５となっている。
【００２０】
この入水部１１４の高さは、増水水位Ｌｂよりも高く、出水部１１５の高さは、取水口ゲート３の高さよりもやや低く設定されている。また、取水体１１は、水路の幅に沿って延び、つまり取水口ゲート３の両端まで延び、出水部１１５の開口面積は、許可取水量以下である所定水量が取水可能なように設定され、入水部１１４の開口面積は、出水部１１５よりも大きく（例えば約２倍）設定されている。
【００２１】
一方、上板１１１の出水部１１５側の内面には、ゴム製の緩衝板１５が配設され、後述するようにしてゲート板１２が傾倒した場合に、図１に示すように、ゲート板１２の通水部１２ｂの自由端部が緩衝板１５に当接し、衝撃が緩和されるようになっている。また、上板１１１および底板１１２の入水部１１４側の内面には、Ｌ字型のストッパ１６が配設され、ゲート板１２が垂直に起立し、かつ反時計方向にのみ回動するようになっている。さらに、このストッパ１６のゲート板１２との当接面には、ゴム製あるいはスポンジ製の水密板１７が取り付けられ、ゲート板１２が当接した際にその衝撃を緩和するとともに、水密性が確保されるようになっている。
【００２２】
そして、このような取水体１１の底板１１２と水路の川底４との間および、上板１１１と取水口ゲート３との間に、ゴム製で緩衝性を有するシート状の水密シート１４を配設して、取水体１１の出水部１１５側を取水口ゲート３下に装着する。これにより、取水体１１、つまり取水装置１が、既設の取水口ゲート３によって水路に固定・設置されるようになっている。
【００２３】
ゲート板１２は、取水体１１と同様に例えばステンレス鋼で構成され、図３に示すように、遮水部１２ａと通水部１２ｂとを一体的に備え、中央に位置する軸部１２ｃを中心に回動（起立・傾倒）自在に、取水体１１に支持されている。遮水部１２ａは、ゲート板１２が起立した状態で上半部に位置し、孔や隙間などを有さず通水を遮断するようになっている。この遮水部１２ａは、上側遮水部１２ａ１と下側遮水部１２ａ２とで構成され、後述するようにして、浮揚体１３を挟持している。
【００２４】
通水部１２ｂは、ゲート板１２が起立した状態で下半部に位置し、図４に示すように、長孔を複数有するスクリーン状（網状）で、通水できるようになっている。また、長孔による開口面積は、想定される最大水位時における通水量（取水量）が、許可取水量以下となるように設定されている。このようなゲート板１２は、取水体１１の両側板１１３まで延びている。
【００２５】
浮揚体１３は、ゲート板１２の遮水部１２ａに配設され、自重によってゲート板１２を傾倒させるとともに、浮力によってゲート板１２を起立させるものであり、この実施の形態では、３つの浮揚部材１３１〜１３３から構成されている。この浮揚部材１３１〜１３３は、発泡ポリスチレンなどの軽量材で構成され、板状で、その長さがゲート板１２の幅と同寸法となっている。また、ゲート板１２が起立した状態における、中央部の浮揚部材１３２の容積が最下部の浮揚部材１３１の容積よりも大きく、最上部の浮揚部材１３３の容積が中央部の浮揚部材１３２の容積よりも大きく設定されている。これにより、ゲート板１２の上側・自由端部側の重力および浮力が大きくなり、ゲート板１２の回動、つまり傾倒、起立が円滑に行われるようになっている。
【００２６】
これらの浮揚部材１３１〜１３３は、図３に示すように、重ねた状態で、上側遮水部１２ａ１と下側遮水部１２ａ２とで挟持されている。すなわち、上側遮水部１２ａ１の下面側と下側遮水部１２ａ２の上面側とに、取付板１８が取り付けられ、この取付板１８で浮揚体１３を挟み、取付ネジ１９を締め付けることで、浮揚体１３がゲート板１２に取り付けられている。このように、この実施の形態では、浮揚体１３がゲート板１２に一体化され、浮揚体１３が遮水部１２ａの一部となっている。すなわち、後述するようにゲート板１２が起立した状態で、上側遮水部１２ａ１と下側遮水部１２ａ２と浮揚体１３とで、通水が遮断される。
【００２７】
このような浮揚体１３は、水路の水位がある水位未満である場合には、図１に示すように、浮揚体１３の自重によってゲート板１２が水平に傾倒し、水位がある水位以上である場合には、図２に示すように、浮揚体１３の浮力によってゲート板１２が垂直に起立するように、その比重と容積、つまり重力と浮力とが設定されている。ここで、ゲート板１２を水平に傾倒させる水位および、垂直に起立させる水位は、許可取水量や通常水位などに基づいて、常に取水量が許可取水量以下になるように設定されている。例えば、通常水位Ｌａ以下の場合に、ゲート板１２を完全に水平に傾倒させ、増水水位Ｌｂ以上の場合に、ゲート板１２を完全に垂直に起立させるように設定されている。
【００２８】
次に、このような構成の取水装置１の作用などについて説明する。
【００２９】
まず、上記のようにして、取水体１１の出水部１１５側を取水口ゲート３下に装着し、取水体１１の底板１１２をアンカーボルトなどで川底４に固定して、取水装置１を既設の取水口ゲート３を介して水路に固定・設置する。このとき、上記のように、取水体１１の底板１１２と川底４との間および、上板１１１と取水口ゲート３との間には、水密シート１４が配設され、水密性が確保されている。
【００３０】
このようにして取水装置１が設置された状態で、水路の水位が通常水位Ｌａ以下である場合には、図１に示すように、浮揚体１３の自重によりゲート板１２が水平に傾倒し、通水部１２ｂの自由端部が緩衝板１５に当接した状態となる。この状態では、上流側からの流水が、そのまま取水体１１の入水部１１４に流入し、そのすべてが出水部１１５から流出して、取水される。
【００３１】
次に、大雨などが発生した場合には、水路の水位が徐々に上昇し、水による浮力が浮揚体１３に生じ、ゲート板１２が回動して徐々に起立し始める。そして、水位が増水水位Ｌｂに達すると、図２に示すように、ゲート板１２の両端部がストッパ１６に当たって回動が停止し、ゲート板１２が垂直に起立する。この状態では、取水体１１の入水部１１４の上部・約上半部に、遮水部１２ａが位置して通水が遮断されるとともに、入水部１１４の下部・約下半部に、通水部１２ｂが位置して所定量の水が取水体１１に流入する。すなわち、水位が増水水位Ｌｂ以上の場合には、ゲート板１２の通水部１２ｂを通過した水のみが、出水部１１５に流れて取水され、その取水量は所定量に維持される。
【００３２】
このような状態から、水路の水位が低下すると、水による浮揚体１３の浮力が減少し、浮揚体１３の自重によってゲート板１２が回動して徐々に傾倒し始める。そして、水位が通常水位Ｌａに達すると、ゲート板１２が水平に傾倒し、上記と同様にして、上流側からの流水が、すべてそのまま取水されるものである。
【００３３】
以上のように、この取水装置１によれば、水路の水位が変動しても、取水量が常に許可取水量以下となるため、確実に法令等を順守することができるとともに、取水を止めずに発電を継続できるため、河川水の有効活用が可能となる。また、ゲート板１２の傾倒、起立は、浮揚体１３の自重と浮力を動力源とするため、電力など他の動力を要せず、電気などを供給できない箇所においても、設置することが可能となる。しかも、ゲート板１２の自由端部側の重力および浮力が大きくなるように、浮揚体１３が構成されているため、重力および浮力によるモーメントが大きく、ゲート板１２の傾倒、起立がスムーズに行われる。
【００３４】
また、既設の取水口ゲート３を活用して、取水装置１を設置可能なため、取水口ゲート３の改良工事などを行う必要がなく、設置費を低減することができる。また、箱型の取水体１１を設置するだけで取水装置１を設置できるため、設置が容易で、しかも設置箇所に制限がなく、多くの取水箇所に設置することが可能となる。さらに、取水装置１は、取水体１１と、浮揚体１３を備えたゲート板１２とから構成された簡易な構造となっているため、製造費や設置コストを抑制できるうえに、故障しにくく、取水装置１の点検・修理作業の負担を軽減することが可能となる。
【００３５】
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、浮揚体１３を３つの浮揚部材１３１〜１３３で構成しているが、一体で構成してもよく、４つ以上の浮揚部材で構成してもよい。また、浮揚体１３の長さがゲート板１２と同寸法となっているが、ゲート板１２の幅方向に対して、一部にのみ浮揚体１３を配設するようにしてよい。さらに、取水体１１が取水口ゲート３の両端まで延びているが、許可取水量や取水口ゲート３の高さ・開口広さに応じて、取水体１１の幅を取水口ゲート３の幅よりも小さくしてもよく、さらには、取水体１１の幅を調整可能にしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１                取水装置
２                取水口
３                取水口ゲート
１１              取水体
１２              ゲート板
１２ａ            遮水部
１２ｂ            通水部
１３              浮揚体
１４              水密シート
１５              緩衝板
１６              ストッパ
１７              水密板
Ｌａ              通常水位
Ｌｂ              増水水位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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